(57)【要約】【課題】ＤＣ−ＤＣコンバータを高効率動作点で作動させる。【解決手段】ＤＣ−ＤＣコンバータ２を高効率の動作点で動作させるために、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流を一定に保つ定出力電流制御を行うとともに、定出力電流制御を行っている時に、直流電源３の状態を検出して、定出力電流制御を維持することができるか否かを判定し、定出力電流制御を維持することができないと判定すると、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の制御を、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電圧を所定電圧で一定に保つ定出力電圧制御に切り換える。【選択図】図１
2007135375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電池の電圧を調整して、第２の電池および／または負荷に供給するＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置において、
ＤＣ−ＤＣコンバータを高効率の動作点で動作させるために、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流を所定電流に保つ定出力電流制御を行う制御手段と、
前記制御手段によって、前記定出力電流制御が行われている時に、前記第２の電池の充電状態を検出する充電状態検出手段と、
前記充電状態検出手段によって検出される第２の電池の充電状態に基づいて、前記定出力電流制御を維持することができるか否かを判定する判定手段とを備え、
前記制御手段は、前記判定手段によって、前記定出力電流制御を維持することができると判定されると、前記定出力電流制御を継続して行い、前記定出力電流制御を維持することができないと判定されると、ＤＣ−ＤＣコンバータの制御を、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を所定電圧に保つ定出力電圧制御に切り換えることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置において、
前記判定手段は、前記定出力電流制御が行われている時に、前記充電状態検出手段によって、前記第２の電池の電圧が第１の電圧しきい値以上であることが検出されると、前記定出力電流制御を維持することができないと判定することを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載のＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置において、
前記制御手段は、前記判定手段によって、前記第２の電池の電圧が前記第１の電圧しきい値以上であるため、前記定出力電流制御を維持することができないと判定されると、ＤＣ−ＤＣコンバータの制御を、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を前記第１の電圧しきい値の大きさで一定に保つ定出力電圧制御に切り換えることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載のＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置において、
前記制御手段は、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流が前記定出力電流制御を行う際の所定電流より大きくなると、ＤＣ−ＤＣコンバータの制御を、前記定出力電圧制御から前記定出力電流制御に切り換えることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置。
【請求項５】
請求項２または３に記載のＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置において、
前記制御手段は、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流が前記定出力電流制御を行う際の所定電流に所定の電流しきい値を加算した電流値より大きくなると、ＤＣ−ＤＣコンバータの制御を、前記定出力電圧制御から前記定出力電流制御に切り換えることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置。
【請求項６】
請求項２または３に記載のＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置において、
前記制御手段は、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流が前記定出力電流制御を行う際の所定電流より大きくなってから、所定時間が経過すると、ＤＣ−ＤＣコンバータの制御を、前記定出力電圧制御から前記定出力電流制御に切り換えることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置において、
前記判定手段は、前記定出力電流制御が行われている時に、前記充電状態検出手段によって、前記第２の電池の電圧が前記第２の電圧しきい値以下であることが検出されると、前記定出力電流制御を維持することができないと判定することを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置。
【請求項８】
請求項７に記載のＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置において、
前記制御手段は、前記判定手段によって、前記第２の電池の電圧が前記第２の電圧しきい値以下であるため、前記定出力電流制御を維持することができないと判定されると、ＤＣ−ＤＣコンバータの制御を、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を前記第２の電圧しきい値の大きさで一定に保つ定出力電圧制御に切り換えることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置。
【請求項９】
請求項７または８に記載のＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置において、
前記制御手段は、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流が前記定出力電流制御を行う際の所定電流より小さくなると、ＤＣ−ＤＣコンバータの制御を、前記定出力電圧制御から前記定出力電流制御に切り換えることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置。
【請求項１０】
請求項７または８に記載のＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置において、
前記制御手段は、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流が前記定出力電流制御を行う際の所定電流から所定の電流しきい値を減算した電流値より小さくなると、ＤＣ−ＤＣコンバータの制御を、前記定出力電圧制御から前記定出力電流制御に切り換えることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置。
【請求項１１】
請求項７または８に記載のＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置において、
前記制御手段は、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流が前記定出力電流制御を行う際の所定電流より小さくなってから、所定時間が経過すると、ＤＣ−ＤＣコンバータの制御を、前記定出力電圧制御から前記定出力電流制御に切り換えることを特徴とするＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＣ／ＤＣコンバータの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流が所定電流値以下の場合には、ＤＣ−ＤＣコンバータの動作を停止させて、サブバッテリから負荷に電流を供給し、出力電流が所定電流値より大きい場合に、ＤＣ−ＤＣコンバータを動作させることによって、ＤＣ−ＤＣコンバータを効率のよい領域で作動させる技術が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３４１６０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術では、ＤＣ−ＤＣコンバータ動作時の出力電流は、電流が供給される負荷の状態に応じて決定されるため、必ずしも高効率の動作点でＤＣ−ＤＣコンバータを作動させることができないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によるＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置は、ＤＣ−ＤＣコンバータを高効率の動作点で動作させるために、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流を所定電流値に保つ定出力電流制御を行っている時に、第２の電池の充電状態を検出し、検出した第２の電池の充電状態に基づいて、定出力電流制御を維持することができないと判定されると、ＤＣ−ＤＣコンバータの制御を、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を所定電圧で一定に保つ定出力電圧制御に切り換えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によるＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置によれば、定出力電流制御を行っている間は、ＤＣ−ＤＣコンバータを高効率の動作点で作動させることができ、定出力電流制御を維持することができないと判定すると、定出力電圧制御に切り換えるので、定出力電流制御を継続して行うことによって、第２の電池に影響が及ぶのを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下では、第１の実施の形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置をハイブリッド自動車に適用した例について説明する。図１は、第１の実施の形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置の全体構成を示す図である。直流電源１は、車両駆動系への給電を行うメインバッテリであり、満充電時の電圧は、４００Ｖ程度である。直流電源３は、負荷（補機）への給電を行うサブバッテリであり、満充電時の電圧は１４〜１５Ｖ程度である。直流電源３は、例えば、鉛電池によって構成される。
【０００８】
負荷４には、例えば、ワイパ、ランプ、冷却ファン、各種ポンプ、エンジン関連負荷などが含まれる。電流センサ５は、負荷４に流れる電流を検出する。
【０００９】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２は、直流電源１の電圧を降圧して、直流電源３および／または負荷４に供給する。ＤＣ−ＤＣコンバータ２は、内部に、制御部２１と、電圧センサ２２とを備えている。制御部２１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の各種制御を行う。電圧センサ２２は、直流電源３の電圧を検出する。
【００１０】
図２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流−効率特性を示す図である。図２に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の効率は、出力電流がＩＤ０の時に最も高くなる。以下では、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流がＩＤ０の時の動作点を、高効率動作点と呼ぶ。第１の実施の形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置では、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流をＩＤ０で一定に保つ定出力電流制御を行って、ＤＣ−ＤＣコンバータ２を高効率動作点で作動させるとともに、直流電源３の状態に基づいて、定出力電流制御を維持することができないと判定すると、後述する定出力電圧制御に切り換える。
【００１１】
図３は、第１の実施の形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置によって行われる処理内容を示すフローチャートである。ハイブリッド車両が起動すると、制御部１０は、ステップＳ１０の処理を開始する。ステップＳ１０では、ＤＣ−ＤＣコンバータ２を高効率動作点で作動させるための定出力電流制御を行う。すなわち、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流がＩＤ０で一定になるように制御する。ＤＣ−ＤＣコンバータ２を高効率動作点で作動させるための定出力電流制御を開始すると、ステップＳ２０に進む。
【００１２】
ステップＳ２０では、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流ＩＤ０が、電流センサ４によって検出される負荷電流ＩＬより大きいか否かを判定する。ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流ＩＤ０が負荷電流ＩＬより大きいと判定するとステップＳ３０に進む。ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流ＩＤ０が負荷電流ＩＬより大きい場合には、直流電源３の充電が行われる。図４は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流ＩＤ０が負荷電流ＩＬより大きい場合の電流の流れを示す図である。
【００１３】
ステップＳ３０では、電圧センサ２２によって、直流電源３の電圧ＶＢを検出して、ステップＳ４０に進む。ステップＳ４０では、ステップＳ３０で検出した直流電源３の電圧ＶＢが第１の電圧しきい値ＶＢ１以上であるか否かを判定する。第１の電圧しきい値ＶＢ１は、直流電源３の特性を考慮して、予め適切な値に設定しておく。直流電源３を構成する鉛電池は、一般的に、電圧が１４．８Ｖより高くなると、電解液の電気分解が始まってしまう。従って、直流電源３を鉛電池で構成している本システムでは、第１の電圧しきい値ＶＢ１を１４．８Ｖに設定する。直流電源３の電圧ＶＢが第１の電圧しきい値ＶＢ１より低いと判定すると、ステップＳ１０に戻り、定出力電流制御を継続して行う。
【００１４】
一方、ステップＳ４０において、直流電源３の電圧ＶＢが第１の電圧しきい値ＶＢ１以上であると判定すると、定出力電流制御を維持することができないと判定して、ステップＳ５０に進む。ステップＳ５０では、直流電源３の電圧ＶＢが第１の電圧しきい値ＶＢ１以上となっているので、ＤＣ−ＤＣコンバータの制御を定出力電流制御から、出力電圧をＶＢ１で一定に保つ定出力電圧制御に切り換える。この場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流ＩＤは、負荷電流ＩＬと一致する。図５は、ＤＣ−ＤＣコンバータの制御を定出力電流制御から、出力電圧をＶＢ１で一定に保つ定出力電圧制御に切り換えた時の動作点の変化を示す図である。図５に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の制御を出力電圧ＶＢ１で一定に保つ定出力電圧制御に切り換えることにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流は減少する。
【００１５】
ステップＳ５０に続くステップＳ６０では、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流ＩＤが、ＤＣ−ＤＣコンバータ２を高効率動作点で作動させる時の出力電流ＩＤ０より大きいか否かを判定する。ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流ＩＤが電流ＩＤ０以下であると判定すると、ステップＳ６０で待機し、出力電流ＩＤが電流ＩＤ０より大きいと判定すると、ステップＳ１１０に進む。例えば、負荷４の大きさが変化して、負荷電流ＩＬが大きくなると、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流ＩＤが電流ＩＤ０より大きくなる場合がある。図６は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流ＩＤが電流ＩＤ０より大きくなった場合の動作点の変化を示す図である。
【００１６】
ステップＳ１１０では、ＤＣ−ＤＣコンバータの制御を定出力電圧制御から、高効率動作点で作動させるための定出力電流制御に切り換えて、ステップＳ１０に戻る。
【００１７】
一方、ステップＳ２０において、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流ＩＤ０が負荷電流ＩＬより小さいと判定するとステップＳ７０に進む。ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流ＩＤ０が負荷電流ＩＬより小さい場合には、直流電源３の放電が行われる。図７は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流ＩＤ０が負荷電流ＩＬより小さい場合の電流の流れを示す図である。
【００１８】
ステップＳ７０では、電圧センサ２２によって、直流電源３の電圧ＶＢを検出して、ステップＳ８０に進む。ステップＳ８０では、ステップＳ７０で検出した直流電源３の電圧ＶＢが第２の電圧しきい値ＶＢ２以下であるか否かを判定する。第２の電圧しきい値ＶＢ２は、直流電源３の特性を考慮して、予め適切な値に設定しておく。直流電源３を構成する鉛電池の劣化を防ぐためには、放電後にすぐ充電することと、過放電状態にさせないことが重要である。鉛電池は、一般的に、電圧が１３．５Ｖより低下すると、ほとんど充電できないため、電圧を１３．５Ｖ以上に維持することが好ましい。従って、ここでは、第２の電圧しきい値ＶＢ２を１３．５Ｖに設定する。直流電源３の電圧ＶＢが第２の電圧しきい値ＶＢ２より高いと判定すると、ステップＳ１０に戻り、定出力電流制御を継続して行う。
【００１９】
一方、ステップＳ８０において、直流電源３の電圧ＶＢが第２の電圧しきい値ＶＢ２以下であると判定すると、定出力電流制御を維持することができないと判定して、ステップＳ９０に進む。ステップＳ９０では、直流電源３の電圧ＶＢが第２の電圧しきい値ＶＢ２以下となっているので、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の制御を定出力電流制御から、出力電圧をＶＢ２で一定に保つ定出力電圧制御に切り換える。この場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流ＩＤは、負荷電流ＩＬと一致する。図８は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の制御を定出力電流制御から、出力電圧をＶＢ２で一定にする定出力電圧制御に切り換えた時の動作点の変化を示す図である。図８に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の制御を出力電圧ＶＢ２で一定に保つ定出力電圧制御に切り換えることにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流は増加する。
【００２０】
ステップＳ９０に続くステップＳ１００では、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流ＩＤが、ＤＣ−ＤＣコンバータ２を高効率動作点で作動させる時の出力電流ＩＤ０より小さいか否かを判定する。ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流ＩＤが電流ＩＤ０以上であると判定すると、ステップＳ１００で待機し、出力電流ＩＤが電流ＩＤ０より小さいと判定すると、ステップＳ１１０に進む。例えば、負荷４の大きさが変化して、負荷電流ＩＬが小さくなると、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流ＩＤが電流ＩＤ０より小さくなる場合がある。図９は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流ＩＤが電流ＩＤ０より小さくなった場合の動作点の変化を示す図である。
【００２１】
ステップＳ１１０では、ＤＣ−ＤＣコンバータの制御を定出力電圧制御から、高効率動作点で作動させるための定出力電流制御に切り換えて、ステップＳ１０に戻る。
【００２２】
第１の実施の形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置によれば、ＤＣ−ＤＣコンバータを高効率の動作点で動作させるために、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流を所定電流値ＩＤ０で一定に保つ定出力電流制御を行うとともに、定出力電流制御を行っている時に、直流電源３の状態を検出して、定出力電流制御を維持することができるか否かを判定し、定出力電流制御を維持することができないと判定すると、ＤＣ−ＤＣコンバータの制御を、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を所定電圧で一定に保つ定出力電圧制御に切り換える。これにより、定出力電流制御を行っている間は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２を高効率の動作点で作動させ続けることができる。また、直流電源３の状態に基づいて、定出力電流制御を維持することができないと判定すると、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧を所定電圧で一定に保つ定出力電圧制御に切り換えるので、定出力電流制御を継続して行うことによって、直流電源３に影響が及ぶのを防ぐことができる。
【００２３】
特に、第１の実施の形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置によれば、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の定出力電流制御を行っている時に、鉛蓄電池から構成される直流電源３の電圧が第１の電圧しきい値ＶＢ１以上になると、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電圧を第１の電圧しきい値ＶＢ１で一定に保つ定出力電圧制御に切り換えるので、鉛蓄電池の電解液の電気分解が発生するのを防ぐことができる。
【００２４】
また、第１の実施の形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置によれば、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の定出力電流制御を行っている時に、鉛蓄電池から構成される直流電源３の電圧が第２の電圧しきい値ＶＢ２以下になると、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電圧を第２の電圧しきい値ＶＢ２で一定に保つ定出力電圧制御に切り換えるので、鉛蓄電池の劣化を防ぐことができる。
【００２５】
−第２の実施の形態−
第１の実施の形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置では、図３に示すフローチャートのステップＳ６０において、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流ＩＤが、高効率動作点で作動させる時の出力電流ＩＤ０より大きいと判定すると、ＤＣ−ＤＣコンバータの制御を定出力電圧制御から、定出力電流制御に切り換えた。この場合、ＤＣ−ＤＣコンバータの制御を定出力電流制御に切り換えた後にすぐ、負荷電流ＩＬの大きさが電流ＩＤ０より小さくなると、直流電源３の充電が行われることによって、直流電源３の電圧が再び第１の電圧しきい値ＶＢ１以上となり、再び、定出力電圧制御に切り替わる可能性がある。
【００２６】
同様に、第１の実施の形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置では、図３に示すフローチャートのステップＳ１００において、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流ＩＤが、高効率動作点で作動させる時の出力電流ＩＤ０より小さいと判定すると、ＤＣ−ＤＣコンバータの制御を定出力電圧制御から、定出力電流制御に切り換えた。この場合、ＤＣ−ＤＣコンバータの制御を定出力電流制御に切り換えた後にすぐ、負荷電流ＩＬの大きさが電流ＩＤ０より大きくなると、直流電源３の放電が行われることによって、直流電源３の電圧が再び第２の電圧しきい値ＶＢ２以下となり、再び、定出力電圧制御に切り替わる可能性がある。
【００２７】
従って、第２の実施の形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置では、定出力電圧制御から、定出力電流制御への切り換えを行うための電流判定しきい値にヒステリシスを持たせて、制御の切り換えが頻繁に行われるのを防ぐ。
【００２８】
図１０は、第２の実施の形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置によって行われる処理内容を示すフローチャートである。図３に示すフローチャートの処理と同一の処理を行うステップには、同一の符号を付して、詳しい説明は省略する。ステップＳ１０〜ステップＳ５０までの処理は、図３に示すフローチャートのステップＳ１０〜ステップＳ５０までの処理と同一である。
【００２９】
ステップＳ５０に続くステップＳ２００では、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流ＩＤが、ＩＤ０＋ΔＩＤより大きいか否かを判定する。ただし、ＩＤ０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２を高効率動作点で作動させる時の出力電流であり、ΔＩＤは、所定の電流値である。ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流ＩＤが（ＩＤ０＋ΔＩＤ）以下であると判定すると、ステップＳ２００で待機し、出力電流ＩＤが電流（ＩＤ０＋ΔＩＤ）より大きいと判定すると、ステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０では、ＤＣ−ＤＣコンバータの制御を定出力電圧制御から、高効率動作点で作動させるための定出力電流制御に切り換えて、ステップＳ１０に戻る。
【００３０】
図１１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流ＩＤが（ＩＤ０＋ΔＩＤ）より大きくなった場合の動作点の変化を示す図である。出力電流ＩＤが（ＩＤ０＋ΔＩＤ）より大きくなった後に、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の制御を定出力電圧制御から定出力電流制御に切り換えることにより、荷電流ＩＬの変動等によって、制御の切り換え後すぐに、負直流電源３の電圧が第１の電圧しきい値ＶＢ１以上となるのを防ぐことができる。すなわち、ＤＣ−ＤＣコンバータの制御が定出力電圧制御と定出力電圧制御との間で頻繁に切り替わるのを防ぐことができる。
【００３１】
また、ステップＳ７０〜ステップＳ９０の処理は、図３に示すフローチャートのステップＳ７０〜ステップＳ９０までの処理と同一である。ステップＳ９０に続くステップＳ２１０では、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流ＩＤが、ＩＤ０−ΔＩＤより小さいか否かを判定する。ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流ＩＤが（ＩＤ０−ΔＩＤ）以上であると判定すると、ステップＳ２１０で待機し、出力電流ＩＤが電流（ＩＤ０−ΔＩＤ）より小さいと判定すると、ステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０では、ＤＣ−ＤＣコンバータの制御を定出力電圧制御から、高効率動作点で作動させるための定出力電流制御に切り換えて、ステップＳ１０に戻る。
【００３２】
図１２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流ＩＤが（ＩＤ０−ΔＩＤ）より小さくなった場合の動作点の変化を示す図である。出力電流ＩＤが（ＩＤ０−ΔＩＤ）より小さくなった後に、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の制御を定出力電圧制御から定出力電流制御に切り換えることにより、負荷電流ＩＬの変動等によって、制御の切り換え後すぐに、直流電源３の電圧が第２の電圧しきい値ＶＢ２以下となるのを防ぐことができる。すなわち、ＤＣ−ＤＣコンバータの制御が定出力電圧制御と定出力電圧制御との間で頻繁に切り替わるのを防ぐことができる。
【００３３】
第２の実施の形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置によれば、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の制御を、定出力電圧制御から、定出力電流制御へ切り換える際の電流判定しきい値にヒステリシスを持たせた。すなわち、直流電源３の電圧が第１のしきい値電圧ＶＢ１以上になって、定出力電圧制御に切り換えた後、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流ＩＤが定出力電流制御を行う際の一定電流ＩＤ０に所定電流ΔＩＤを加算した電流値より大きくなると、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の制御を、定出力電圧制御から定出力電流制御に切り換えるようにした。また、直流電源３の電圧が第２のしきい値電圧ＶＢ２以下になって、定出力電圧制御に切り換えた後、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流ＩＤが定出力電流制御を行う際の一定電流ＩＤ０から所定電流ΔＩＤを減算した電流値より小さくなると、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の制御を、定出力電圧制御から定出力電流制御に切り換えるようにした。これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の制御が定出力電流制御と定出力電圧制御との間で頻繁に切り替わってしまうのを防ぐことができる。
【００３４】
−第３の実施の形態−
第２の実施の形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置では、定出力電圧制御から、定出力電流制御への切り換えを行うための電流判定しきい値にヒステリシスを持たせて、制御の切り換えが頻繁に行われるのを防ぐ構成とした。第３の実施の形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置では、第２の実施の形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置とは異なる制御方法を用いて、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の制御方法の切り換えが頻繁に行われるのを防ぐ。
【００３５】
図１３は、第３の実施の形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置の全体構成を示す図である。ＤＣ−ＤＣコンバータ２Ａは、内部に、制御部２１および電圧センサ２２とともに、タイマ２３を備えている。
【００３６】
図１４は、第３の実施の形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置によって行われる処理内容を示すフローチャートである。図３に示すフローチャートの処理と同一の処理を行うステップには、同一の符号を付して、詳しい説明は省略する。ステップＳ１０〜ステップＳ６０までの処理は、図３に示すフローチャートのステップＳ１０〜ステップＳ６０までの処理と同一である。
【００３７】
ステップＳ６０において、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流ＩＤが電流ＩＤ０より大きいと判定すると、ステップＳ３００に進む。ステップＳ３００では、タイマ２３をスタートさせて、ステップＳ３１０に進む。ステップＳ３１０では、タイマ２３によって計測されている時間が所定時間を経過したか否かを判定する。所定時間は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の制御を、定出力電圧制御から定出力電流制御へ切り換えた後に、すぐ定出力電圧制御に再び切り替わらないように、適切な値を設定しておく。タイマ２３によって計測されている時間が所定時間を経過していないと判定するとステップＳ３１０で待機し、所定時間を経過したと判定すると、ステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０では、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の制御を定出力電圧制御から、高効率動作点で作動させるための定出力電流制御に切り換えて、ステップＳ１０に戻る。
【００３８】
また、ステップＳ７０〜ステップＳ１００までの処理は、図３に示すフローチャートのステップＳ７０〜ステップＳ１００までの処理と同一である。ステップＳ１００において、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流ＩＤが電流ＩＤ０より小さいと判定すると、ステップＳ３２０に進む。ステップＳ３２０では、タイマ２３をスタートさせて、ステップＳ３３０に進む。
【００３９】
ステップＳ３３０では、タイマ２３によって計測されている時間が所定時間を経過したか否かを判定する。タイマ２３によって計測されている時間が所定時間を経過していないと判定するとステップＳ３３０で待機し、所定時間を経過したと判定すると、ステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０では、ＤＣ−ＤＣコンバータの制御を定出力電圧制御から、高効率動作点で作動させるための定出力電流制御に切り換えて、ステップＳ１０に戻る。
【００４０】
第３の実施の形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置によれば、直流電源３の電圧が第１のしきい値電圧ＶＢ１以上になって、定出力電圧制御に切り換えた後、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流が定出力電流制御を行う際の一定電流ＩＤ０より大きくなってから、所定時間が経過すると、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の制御を、定出力電圧制御から定出力電流制御に切り換えるようにした。また、直流電源３の電圧が第２のしきい値電圧ＶＢ２以下になって、定出力電圧制御に切り換えた後、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流が定出力電流制御を行う際の一定電流ＩＤ０より小さくなってから、所定時間が経過すると、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の制御を、定出力電圧制御から定出力電流制御に切り換えるようにした。これにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の制御が定出力電流制御と定出力電圧制御との間で頻繁に切り替わってしまうのを防ぐことができる。
【００４１】
本発明は、上述した第１〜第３の実施の形態に限定されることはない。例えば、直流電源３として鉛蓄電池を使用する例を挙げたが、他の種類の電池を用いることもできる。この場合、第１の電圧しきい値ＶＢ１および第２の電圧しきい値ＶＢ２は、使用する電池の特性に応じて、適切な値に設定しておく必要がある。
【００４２】
図３、図１０、および、図１４に示すフローチャートのステップＳ２０では、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流ＩＤ０が、電流センサ４によって検出される負荷電流ＩＬより大きいか否かを判定した。しかし、電圧センサ２２によって検出される直流電源３の電圧に基づいて、直流電源３の電圧が上昇しているか下降しているかを判定し、直流電源３の電圧が上昇していると判定するとステップＳ３０に進み、下降していると判定するとステップＳ７０に進むようにしてもよい。この方法によれば、電流センサ４を設ける必要がなくなる。
【００４３】
第３の実施の形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置では、直流電源３の電圧が第１のしきい値電圧ＶＢ１以上になって、定出力電圧制御に切り換えた後、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流が定出力電流制御を行う際の一定電流ＩＤ０より大きくなってから、所定時間が経過すると、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の制御を定出力電流制御に切り換えるようにした。しかし、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流が定出力電流制御を行う際の一定電流ＩＤ０に所定電流ΔＩＤを加算した電流値より大きくなってから、所定時間が経過すると、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の制御を定出力電流制御に切り換えるようにしてもよい。同様に、直流電源３の電圧が第２のしきい値電圧ＶＢ２以下になって、定出力電圧制御に切り換えた後、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流が定出力電流制御を行う際の一定電流ＩＤ０から所定電流ΔＩＤを減算した電流値より小さくなってから、所定時間が経過すると、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の制御を定出力電流制御に切り換えるようにしてもよい。これらの方法によれば、ＤＣ−ＤＣコンバータ２の制御が定出力電流制御と定出力電圧制御との間で頻繁に切り替わってしまうのをより効果的に防ぐことができる。
【００４４】
上述した第１〜第３の実施の形態では、ＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置をハイブリッド自動車に適用した例について説明したが、電気自動車や燃料電池車に適用することもできるし、車両以外のシステムに適用することもできる。
【００４５】
特許請求の範囲の構成要素と第１〜第３の実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、制御部２１が制御手段、充電状態検出手段、および、判定手段をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する上で、上記の実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係に何ら限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】第１の実施の形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置の全体構成を示す図
【図２】ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流−効率特性を示す図
【図３】第１の実施の形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置によって行われる処理内容を示すフローチャート
【図４】ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流ＩＤ０が負荷電流ＩＬより大きい場合の電流の流れを示す図
【図５】ＤＣ−ＤＣコンバータの制御を定出力電流制御から、出力電圧をＶＢ１で一定にする定出力電圧制御に切り換えた時の動作点の変化を示す図
【図６】ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流ＩＤが電流ＩＤ０より大きくなった場合の動作点の変化を示す図
【図７】ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流ＩＤ０が負荷電流ＩＬより小さい場合の電流の流れを示す図
【図８】ＤＣ−ＤＣコンバータの制御を定出力電流制御から、出力電圧をＶＢ２で一定にする定出力電圧制御に切り換えた時の動作点の変化を示す図
【図９】ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流ＩＤが電流ＩＤ０より小さくなった場合の動作点の変化を示す図
【図１０】第２の実施の形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置によって行われる処理内容を示すフローチャート
【図１１】ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流ＩＤが（ＩＤ０＋ΔＩＤ）より大きくなった場合の動作点の変化を示す図
【図１２】ＤＣ−ＤＣコンバータ２の出力電流ＩＤが（ＩＤ０−ΔＩＤ）より小さくなった場合の動作点の変化を示す図
【図１３】第３の実施の形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置の全体構成を示す図
【図１４】第３の実施の形態におけるＤＣ−ＤＣコンバータの制御装置によって行われる処理内容を示すフローチャート
【符号の説明】
【００４７】
１…直流電源、２…ＤＣ−ＤＣコンバータ、３…直流電源、４…負荷、５…電流センサ、２１…制御部、２２…電圧センサ、２３…タイマ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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